인산철 리튬 배터리, 삼원 배터리, 솔리드 스테이트 배터리에 이어 현대암페어기술유한공사, 파나소닉, LG 화학 등을 포함해 코발트가 없는 배터리 기술을 배치하고 있으며 테슬라도 지난 2 월 코발트가 없는 배터리를 개발했다는 소식을 발표했다.
현재 모든 발성회사 중 만리장성계에서 부화한 신예 동력 배터리 공급업체인 벌집에너지는 코발트가 없는 배터리 제품을 착지하는 최초의 회사가 됐다.
18 년 5 월, 양홍신 하이브 에너지 사장은 코발트가 없는 두 가지 배터리 제품 1 15Ah 배터리와? L6? 박판에 코발트가 없는 긴 배터리.
이 두 가지 배터리를 기반으로 하이브 에너지 단결정 코발트 없는 재료 기술, 적층 배터리 설계 기술, 매트릭스 패키지 설계 기술, 자동차급 AI 배터리 제조 기술 등의 장점을 활용하여 차량 수명 마일리지가 초과될 수 있습니까? (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 자동차급 AI 배터리 제조 기술 등) 800 km, 2005 년 배터리 수명 65438+200,000km.
따라서 몇 가지 질문을 분명히 해야 합니다. 왜 전원 배터리 공급업체가 코발트가 없는 배터리를 앞다투어 배치합니까? 벌집 에너지 기술은 어떻게 실현됩니까? 코발트가없는 배터리의 미래 시장 패턴은 무엇입니까?
1. 코발트가 없는 배터리 심장 질환
현재 순수 전기 자동차, 특히 승용차는 대부분 삼원 배터리를 갖추고 있다.
이 삼원 배터리의 음극재료는 두 가지가 있는데, 하나는 주로 니켈 코발트 망간으로 이루어져 있으며, 배터리 제품은 NCM523 과 NCM8 1 1 입니다.
음극 재료 코발트 함량이 각각 12% 와 7% 인 종합 계산으로 대부분의 자동차 업체는 이 두 가지 배터리 제품을 모두 갖추고 있다.
다른 하나는 주로 니켈, 코발트, 알루미늄으로 구성되어 있다. 배터리 제품은 주로 NCA 이며 코발트 함량은 10% 미만입니다. 배터리 제품은 주로 테슬라를 탑재한다.
삼원 배터리 위주의 자동차 업체와 배터리 공급업체는 정극 소재 중의 코발트에 특히 관심을 기울이고 있다.
한편으로는 코발트가 없어서는 안 된다.
그것은 현재 가장 광범위하게 응용되는 층상 정극 NCM 과 NCA 동력 배터리에서 없어서는 안 될 원소이다. 왜냐하면 그것은 층상 구조를 잘 형성하고, 정극 재료의 전자전도율을 높이고, 정극 재료의 속도 특성을 개선하고, 불안정한 니켈에 안정작용을 형성할 수 있기 때문이다.
반면에 코발트는 비싸다.
리튬, 니켈, 코발트, 망간의 정극 재료 중 코발트의 가격이 가장 높고, 이미 2065,438+00 의 2 만 달러/톤에서 2065,438+08 의 9 만 달러/톤으로 올랐다.
소비자들은 순전기차 한 대를 사고 싶어 하는데, 동력전지의 비용은 보통 30 ~ 40% 를 차지한다.
더 분해하면 배터리 양극 재료가 배터리 비용의 약 40% 를 차지합니다. 소비자가 쓰는 돈의 상당 부분은 코발트를 지불하는 데 쓰인다.
가격이 급등한 뒤에도 코발트에는 매장량이 낮고 분포가 지나치게 집중되고 채굴 과정에서 아동 노동 착취 등 많은 문제가 있다.
순수 전기 자동차를 사기 위해 20 만 대를 쓴다면, 만리의 아동 노동이 착취될 가능성은 거의 지속될 수 없을 것입니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 남녀명언)
소비자의 고려와는 달리 배터리 공급업체는 지속 가능한 공급과 비용에 더 관심이 있습니다.
현재 전 세계 코발트의 매장량은 약 765,438+백만 톤으로 주로 콩고 (금), 호주, 쿠바에 집중되어 있다.
비축량이 너무 집중되어 공급자에게 미치는 영향이 이미 나타났다.
2065438+2008 년 7 월 당시 테슬라 독점 배터리 공급업체였던 파나소닉은 당시 쿠바가 미국의 제재를 받고 있었기 때문에 캐나다의 한 공급업체와의 쿠바 코발트에 대한 공급 관계 중단을 발표했습니다.
따라서 배터리에 들어 있는 코발트의 양을 줄이고 양극 재료에서 코발트를 직접 제거하는 방법은 많은 배터리 공급업체의 다년생 심장병이다.
코발트가없는 전기 내기
코발트가 없는 배터리의 연구개발 이론은 20 년 정도 나왔지만 성숙한 방안은 없었다.
여기서 어려움은 코발트 대신 금속을 찾는 방법, 코팅 기술, 도핑 기술, 소결 공정의 공정 제어 등 제조 과정에서 많은 정밀 화학 기술을 해결하는 방법입니다.
그렇다면 왜' 리튬 배터리 신동력' 이라고 주장하는 벌집에너지가 먼저 코발트가 없는 배터리를 내놓을까?
지금 보기에, 대부분의 원인은 회사가 초기에 코발트가 없는 배터리 개발에 자원을 집중했기 때문이다.
양홍신에 따르면 하이브 에너지는 코발트가 없는 배터리의 연구개발 초기 단계에 막대한 자원을 투입해 연구개발 경비만 수천만 원에 이른다.
현대 암페어 기술, 비아디, 곽훙고코 등 동력 배터리 거물들의 경우, 동력 배터리 신예로서 벌집 에너지는 확실히 심도 있는 혁신을 갖춘 기술이 필요하다.
현대 Amperex Technology Co., Ltd. 가 비아디에 오기 전에 배터리 팩 패키지로 시작하는 것은 좋은 선택이 아닙니다. 남은 변수는 배터리와 모듈뿐이고, 배터리 양극 소재의 혁신은 가장 어렵고 영향력 있는 작업이다.
하이브 에너지의 전신은 만리장성 자동차의 동력 배터리 사업부이다.
만리장성은 20 12 부터 배터리 예비 연구를 시작했고, 20 16 년 2 월 배터리 사업부를 설립했다. 20 18 년 2 월, 배터리 사업부는 독립적으로 하이브 에너지 기술 유한회사가 되었다.
현재 하이브 에너지의 최대 주주는 만리장성 자동차 회장 위건군이다.
하이브 에너지 코발트 없는 배터리 제품은 20 18 년 3 월 정식으로 설립된 것으로 알려졌다.
2065438+2009 년 7 월까지 하이브 에너지는 코발트가 없는 핵심 기술 개발을 완료했다고 발표했고, 세계 최초의 코발트가 없는 소재 기반 배터리 제품을 처음으로 발표했습니다. 오늘 두 가지 배터리 제품이 발표되었는데, 전체 과정은 2 년이 넘었다.
3. 안전 테스트를 통과했습니다
하이브 에너지의 두 가지 제품을 살펴 보겠습니다.
첫 번째 제품은 1 15Ah 배터리입니다.
이 배터리는 현재 대부분의 순수 전기 자동차 플랫폼에 장착할 수 있으며 배터리 팩은151.20,000 킬로미터의 긴 수명을 실현할 수 있으며 202 1 년 6 월 출시 (SOP) 될 예정입니다.
두 번째 제품은 L6 박판에 코발트가 없는 긴 배터리로 226Ah 입니다.
현재 이 배터리는 만리장성 자동차의 하이엔드 차종과 연구 개발 중이며 202 1 하반기에 출시 (SOP) 될 예정입니다.
이 심지는 벌집 에너지의 행렬 패키지 디자인을 채택하여 항속 880 킬로미터에 달할 수 있다. 이 배터리가 이렇게 높은 수명을 할 수 있는 이유는 배터리 용량이 135 kWh 에 달하기 때문이다.
코발트가 없는 배터리는 신형 배터리 제품으로 안전장벽을 통과해야 한다.
하이브 에너지의 코발트가 없는 배터리는 국가 표준 (GB/T-3 1485) 과 유럽 표준 (IEC62660) 의 모든 안전 테스트를 통과한 것으로 알려졌다.
그 결과, 그 배터리 제품의 안전 성능이 높은 니켈 삼원 배터리보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
국가 표준 및 유럽 표준 테스트 사양은130 C 에 따라 테스트되며, 판단 기준은 불에 타지 않고 폭발하지 않는다는 점에 유의해야 한다.
보통 높은 니켈 삼원? 140℃ 열상자 실험에 따르면 일반 니켈 삼원 배터리는140 C 가 30 분 동안 방치된 후 불이 난 것으로 나타났다.
하이브에 코발트 배터리가 있습니까? 150 C 에서 30 분 동안 가만히 있다가 불이 나지 않는다.
열 안정성을 예로 들자면, 벌집은150 C 에서 열상자 실험을 통과할 수 있어 높은 니켈 삼원 배터리보다 훨씬 뛰어나다.
현재 하이브 에너지의 코발트가 없는 배터리는 이미 톤급 소량 배치 테스트 단계에 들어갔다.
그렇다면 하이브 에너지는 어떻게 기술 혁신을 이룰 수 있을까요?
4. 음극 재료의 혁명
벌집 에너지용 코발트가 없는 배터리 개발에서 일반적인 방법은 니켈-망간 비율을 설계하고 양이온 도핑 기술을 사용하여 재료의 상한 전압을 높이는 것이다.
단결정 기술은 배터리의 안전성과 수명을 향상시키는 데 사용되며, 나노 네트워크 코팅 기술은 고전압에서의 순환 성능을 향상시키는 데 사용됩니다. 결국 고전압, 고배터리 용량, 코발트가 없는 니켈산 리튬 단결정 소재를 개발했다.
R&d 프로세스 전반에 걸쳐 다음과 같은 몇 가지 기술이 매우 중요합니다.
(1) 양이온 도핑 기술.
이 기술의 역할은 재료의 상한전압을 높여 인산철 리튬 배터리보다 40% 높은 에너지 밀도를 달성하는 것이다. 하이브는 코발트를 대신하여 화학 결합으로 더 강한 두 가지 원소를 이용하여 두 가지 원소를 재료에 섞고 강한 화학 결합으로 산소 팔면체 결정체 구조를 안정시킬 수 있다.
이 기술의 효과는 재료의 안정성을 크게 높여 4.3-4.35V 의 전압에서 안정적으로 작동할 수 있다는 것이다.
(2) 단결정 기술.
기존의 다결정 기술을 채택한 높은 니켈 삼원 배터리와는 달리 하이브 에너지의 코발트가 없는 배터리는 단결정 기술을 채택하고 있다.
단결정은 다결정보다 입자 강도와 안정된 구조를 가지고 있기 때문에 배터리의 안전성과 수명을 높일 수 있다.
또한 다결정 기술을 사용하는 재질 입자는 배터리 제조 롤링 과정에서 부서지기 쉬우므로 양극과 전해질이 직접 반응하여 대량의 가스가 생성되어 배터리 수명의 가속 감쇠와 안전 문제가 발생할 수 있습니다. 단결정 재질의 구조는 매우 안정적이어서 더 긴 수명을 가져올 수 있다.
양홍신은 배터리 수명이 다결정 니켈 삼원 배터리보다 70% 높을 수 있다고 밝혔다.
(3) 나노 네트워크 코팅 기술.
양극 재료로 하이브 에너지는 재료 합성에도 나노 네트워크 코팅 기술을 사용하여 단결정 표면에 나노 산화물을 덮고 음극 소재와 전해질의 반응을 줄여 고전압 하에서 배터리 재료의 순환 성능을 높였습니다.
음극 재료 개발을 완료하는 것이 전제이며, 다음으로 배터리와 팩의 설계도 완성해야 한다.
하이브 에너지 배터리 설계는 적층 기술 배터리를 사용합니다. 적층 설계 기술을 사용하는 코어는 사각형 코어 내부의 볼륨 공간 활용도를 높일 수 있으며, 레이어 구조는 극편을 더 평평하게 하고, 힘이 더 균일하며, 팽창 변형이 적습니다. 마지막으로 에너지 밀도와 주기 수명을 높일 수 있습니다.
배터리 팩 설계의 경우 하이브 에너지의 배터리 팩은 매트릭스 설계를 사용하여 배터리 팩을 두 개의 매트릭스 격자로 나누고, 셀 안에 코발트가 없는 긴 배터리를 규칙적으로 배열하여 배터리 팩 내부에 큰 매트릭스 모듈을 형성합니다. 매트릭스는 서로 연결되고 독립적이므로 정상 작동 조건에서 전체 매트릭스 모듈의 강성을 보장할 수 있습니다.
측면 충돌과 같은 비정상적인 극단적인 상황에서는 여러 배터리를 통해 충격력을 분산시켜 배터리 팩과 차량의 안전을 보장할 수 있습니다.
기존의 셀 및 배터리 팩 설계 방법으로 볼 때 하이브 에너지의 코발트가 없는 배터리는 배터리 단체, 배터리 모듈, 배터리 팩 등 전통적인 구성 방식에 작별을 고하지 않습니다.
하이브 에너지의 코발트가 없는 배터리 팩은 팩의 매트릭스 구조 설계를 통해 배터리 팩의 무게를 줄이는 효과를 얻을 수 있습니다.
양홍신의 말에 따르면 벌집 에너지는 코발트가 없는 배터리를 할 수 있습니까? 80%? CTP 는 이전에 발표된 CTP 및 블레이드 배터리보다 그룹 효율이 높습니다.
코발트가없는 배터리의 영향
기술 노선에서 볼 때, 시장에 현존하는 현대 Amperex 기술 유한 회사, 유한 CTP 기술, 비아디 블레이드 배터리 기술, 테슬라 코발트 없음 (또는 인산 철 리튬 기술) 은 주로 배터리 팩의 패키징 방식을 바꾸는 것이다.
하이브 에너지가 내놓은 코발트가 없는 배터리 기술은 단체 배터리를 기반으로 한 정극 소재로 혁신이 더욱 철저하다.
그렇다면 하이브 에너지의 코발트가 없는 배터리는 누구에게 타격을 줄까요?
현재 삼원 배터리를 개발하는 전력 배터리 공급업체들은 코발트 제품의 업스트림 공급망이 현대 암페어 테크놀로지 (Co., Ltd.), 비아디 (BYD) 와 같은 영향을 받고 있습니다.
인산 철 리튬 배터리 생산을 위주로 하는 배터리 공급업체도 코발트가 없는 배터리에 어느 정도 충격을 받을 수 있다.
한양대 에너지공학교수 선곽량 교수는 코발트가 없는 배터리 개발의 가장 직접적인 결과는 배터리 비용 절감이라고 말했다. 향후 정극 재료 중 가장 널리 사용되는 층상 구조는 니켈 플루토늄 소재가 될 것으로 예상된다.
즉, NCM 배터리 음극 재료는 코발트를 제외한 후 니켈 (NiMn) 만 남으며, 생산 모드는 여전히 기존 NCM 및 NCA 생산 패턴과 유사합니다.
배터리 에너지 밀도를 보장한다는 전제하에 고비용 코발트가 없는 니켈 망간 배터리는 의심할 여지 없이 경쟁력이 더 크다.
하이브 에너지가 코발트가 없는 배터리를 발표하기 전에 테슬라는 이미 20 18 년 5 월 주주들에게' 코발트가 없는' 연간 계획을 공개하고 2020 년 테슬라 배터리의 날에 공개할 계획이다.
지난 5 월, 당대 암페어기술유한공사 회장인 증옥군은 당대 암페어기술유한공사도 자체 코발트가 없는 배터리 기술 비축량을 가지고 있다고 밝혔다. 현재 R&D 가 순조롭게 진행되고 있으며 공급망을 잘 만들기 위해 노력하고 있습니다. "이것은 새롭고 파괴적인 제품이기 때문입니다."
하이브 에너지가 코발트가 없는 배터리 기술을 최초로 발표하는 만큼 트랙 개발자들은 스트레스를 느껴야 한다.
이 글은 자동차 작가 자동차의 집에서 온 것으로, 자동차의 집 입장을 대표하지 않는다.